JPH09141838A - インクジェット方式による描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のノズルと被塗物表面との間隔を一定にし
て描画できるようにする。 【解決手段】複数のノズルを保持するノズルユニット４
と、ノズルユニット４を水平なＸ方向に駆動するＸ方向
駆動手段と垂直なＹ方向に駆動するＹ方向駆動手段とを
備え、複数のノズルからそれぞれインクを吐出する描画
装置において、複数のノズルはそれぞれＸ方向及びＹ方
向に垂直なＺ方向に移動自在にノズルユニット４に保持
され、ノズルユニット４は被塗物とノズルとの距離に関
連した物理量に基づいてノズルをそれぞれ独立してＺ方
向に駆動するＺ方向駆動手段をもつ。それぞれのノズル
と被塗物表面との距離を容易に一定に維持することがで
き、描画の画質が格段に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー原画像を自
動車などの被塗物表面に精密に描画するインクジェット
方式による描画装置に関する。本発明の描画装置によれ
ば、複雑な曲面形状をもつ被塗物に対しても正確な色調
で鮮明に描画することができる。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの印刷装置として、
インクジェット方式によるプリンタが用いられている。
このインクジェットプリンタは、コンピュータの記憶装
置に保存されている画像データの各画素の色調に応じて
赤青黄の色の３原色と黒色の４色のインクをそれぞれノ
ズルから印刷紙上に重ね合わせて吐出し、その画素の色
調を再現する。そしてノズルを左右方向に駆動させると
ともに印刷紙を垂直方向に駆動することにより、印刷紙
上に画像データを描画することができる。

【０００３】プリンタでは被塗物が紙状のものに限られ
ているが、例えば自動車車体などに画像データをインク
ジェット方式により直接描画できれば、複雑な意匠であ
っても工業的に量産することが可能となる。そこで特開
平１−１１０１５９号、特開平１−１２８８４１号、特
開平１−１３３８００号などの公報には、カラー原画像
を拡大して壁面などに直接プリントすることができる自
動描画装置が提案されている。

【０００４】この自動描画装置は、図６に示すように、
枠体１００と、水平方向に延び枠体１００に上下方向に
移動自在に保持された可動枠ユニット２００と、可動枠
ユニット２００に水平方向に移動自在に保持された駆動
体３００と、駆動体３００に保持されたノズルユニット
４００とから主として構成されている。可動枠ユニット
２００は、図７にも示すように、レール２０１と、レー
ル２０１に平行なラックギヤ２０２とで構成され、枠体
１００に上下動自在に保持されている。

【０００５】駆動体３００は、レール２０１に継合する
図示しないリニローラと、支持台と、前記ラックギヤ２
０２に噛合するピニオンギヤと、ピニオンギヤを駆動す
るステッピングモータと、エンコーダとで構成され、ス
テッピングモータの駆動によりノズルユニット４００を
可動枠ユニット２００に沿って左右に移動させる。これ
はノズルユニット４００のＸ方向駆動機構となってい
る。

【０００６】また可動枠ユニット２００の両端にあたる
枠体１００には、前記とほぼ同様の駆動機構２０３が設
けられ、可動枠ユニット２００を枠体１００に沿って上
下に移動させるＹ方向駆動機構となっている。そしてノ
ズルユニット４００は、図７に示すように駆動体３００
上に移動自在に載置された車台４０１と、車台４０１上
に保持された４個のノズル４０２と、車台４０１と駆動
体３００の間に介在するローラ４０３と、ローラ４０３
を駆動する図示しないリニアパルスモータと、車台４０
１先端に保持された光センサ４０４とから構成され、ロ
ーラ４０３の駆動により車台４０１は駆動体３００上を
前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に対して垂直方向のＺ方向に
移動可能となっている。

【０００７】つまり、光センサ４０４によって描画壁面
との距離が検知され、その検知信号により、リニアパル
スモータが駆動されて車台４０１が移動され、壁面とノ
ズル４０２との間隔が一定となるように制御される構成
である。この自動描画装置によれば、ノズルユニット４
００がＸ方向及びＹ方向に駆動されることにより描画壁
面に画像データを拡大して描画することが可能となり、
かつ車台４０１がＺ方向に駆動されることにより、描画
壁面が曲面形状であってもノズル４０２と壁面との間隔
を一定に保つことができるので、鮮明にプリントするこ
とができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した自動
描画装置においては、４つのノズル４０２から吐出され
るインクが一点に重ねられることで所定の色調の画素が
プリントされる。ところが描画壁面が複雑な凹凸曲面形
状の場合には、４つのノズル４０２から吐出されるイン
クの位置が微妙にずれ、他の部分と色調が異なったり不
鮮明になったりする場合があった。

【０００９】例えば４つのノズル４０２ａ〜４０２ｄの
取付け位置が図８に示すように上下方向に僅かずつずれ
ている場合には、描画壁面５００が斜面部５０１をもつ
形状であると各ノズル４０２ａ〜４０２ｄと描画壁面５
００との距離が異なってしまう。つまり図９及び図１０
に示すように、最下端に位置するノズル４０２ａで点Ｐ
に描画する場合には描画壁面５００と光センサ４０４と
の距離はＬである。しかし次のノズル４０２ｂで点Ｐに
描画する際には、ノズル４０２ｂのノズル穴を点Ｐに対
向させるべくノズルユニット４００が下降され、その結
果光センサ４０４は斜面部５０１に対向するため、描画
壁面５００と光センサ４０４との距離がＬより長いＬ’
となる。したがって制御装置は、光センサ４０４の検出
値をノズル４０２ａの場合と同一とするために車台４０
１を前進駆動し、その結果ノズル４０２ｂと描画壁面５
００との距離が短くなって描画範囲が変動し、周囲と色
目が違ったり、鮮明性が低下するという不具合が発生す
る。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、複数のノズルと被塗物表面との間隔を一定
にして描画できるようにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のインクジェット方式による描画装置の特徴は、複数
のノズルを保持するノズルユニットと、ノズルユニット
を水平なＸ方向に駆動するＸ方向駆動手段と、ノズルユ
ニットを垂直なＹ方向に駆動するＹ方向駆動手段とを備
え、複数のノズルからそれぞれインクを被塗物表面に向
かって吐出することで所定の色調に描画するインクジェ
ット方式による描画装置において、複数のノズルはそれ
ぞれＸ方向及びＹ方向に垂直なＺ方向に移動自在にノズ
ルユニットに保持され、ノズルユニットは被塗物とノズ
ルとの距離に関連した物理量に基づいてノズルをそれぞ
れ独立してＺ方向に駆動するＺ方向駆動手段をもつこと
にある。

【００１２】

【発明の実施の形態】Ｘ方向駆動手段、Ｙ方向駆動手段
及びＺ方向駆動手段は、ラックとピニオンの係合による
駆動、シリンダ装置による駆動、ステッピングモータに
よる駆動など、公知の手段を採用することができる。被
塗物とノズルとの距離に関連した物理量としては、赤外
線センサ、紫外線センサなどの光センサ、近接センサ、
超音波センサなどのセンサで直接又は間接的に検出され
たその距離に関連した物理量を用いることができる。ま
たＣＡＤデータなどの被塗物の形状データを利用しても
よい。さらに、被塗物を描画装置にセットした状態でテ
ィーチングすることなどにより得られた被塗物の描画装
置に対する相対位置データを利用することもできる。

【００１３】本発明のインクジェット方式による描画装
置では、先ず画像データに基づいて描画に必要な信号に
処理された制御信号がＸ方向駆動手段とＹ方向駆動手段
に送られ、ノズルユニットが所定位置に移動して被塗物
表面の描画点と一のノズルとが対向する。そして一のノ
ズルに近接して設けられたセンサが被塗物表面との距離
を検出し、その検出値に応じて所定距離となるようにＺ
方向駆動手段が駆動され、その後ノズルから画像データ
に基づいた濃さとなるように所定量のインクが吐出され
て描画される。この動作が複数のノズル全てについて行
われ、描画点には複数のノズルからのインクが重ねられ
て所定の色調に描画される。そして原画像の各画素に対
応する被塗物表面の各描画点に順次移動させ、全ての描
画点について同じ動作が行われて描画が完成する。

【００１４】つまり本発明の描画装置では、被塗物と各
ノズルとの距離に関連した物理量に基づいてそれぞれの
ノズルが独立して駆動される。したがって被塗物表面が
複雑形状であったとしても、それぞれのノズルと被塗物
表面との距離を容易に一定に維持することができ、描画
の画質が格段に向上する。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。図１に本発明の一実施例の描画装置の全体図
を示す。この描画装置は、枠体１と、水平方向に延び枠
体１に上下方向に移動自在に保持された可動枠ユニット
２と、可動枠ユニット２に水平方向に移動自在に保持さ
れた駆動体３と、駆動体３に保持されたノズルユニット
４とから主として構成されている。

【００１６】可動枠ユニット２は、図２にも示すよう
に、レール２１と、レール２１に平行なラックギヤ２２
とで構成され、枠体１に上下動自在に保持されている。
駆動体３は、レール２１に継合する図示しないリニロー
ラと、支持台と、前記ラックギヤ２２に噛合するピニオ
ンギヤと、ピニオンギヤを駆動するステッピングモータ
と、エンコーダとで構成され、ステッピングモータの駆
動によりノズルユニット４を可動枠ユニット２に沿って
左右に移動させる。これはノズルユニット４のＸ方向駆
動機構となっている。

【００１７】また可動枠ユニット２の両端にあたる枠体
１には、前記とほぼ同様の駆動機構２３が設けられ、可
動枠ユニット２を枠体１に沿って上下に移動させる。こ
れはノズルユニット４を上下動するＹ方向駆動機構とな
っている。そしてノズルユニット４は、図２及び図３に
示すように、駆動体３上に固定されたケース４１と、ケ
ース４１上に保持された４個のノズル４７から主として
構成されている。ケース４１には４個のステッピングモ
ータ４２が水平方向（Ｘ方向）に並んで固定され、その
上部には支持板４３が水平に固定されている。ステッピ
ングモータ４２の回転軸はそれぞれ支持板４３を貫通
し、その先端にはそれぞれピニオンギヤ４４が固定され
ている。そして支持板４３上には４本のラックギヤ４５
が載置され、４つのピニオンギヤ４４がそれぞれ係合す
るとともに、ガイドローラ４６と支持板４３で支持され
て、ラックギヤ４５は前記Ｘ方向及びＹ方向に対して垂
直なＺ方向にそれぞれ独立して移動可能に構成されてい
る。

【００１８】ラックギヤ４５の先端には、それぞれノズ
ル４７と光センサ４８が固定されている。それぞれのノ
ズル４７には赤青黄の三原色と黒色のインクが供給さ
れ、ノズル穴４７ａから前方の被塗物へ向かってインク
が吐出されて描画され、光センサ４８は被塗物との距離
に応じた物理量を検出する。以下、図４及び図５を参照
しながら、本実施例の描画装置の制御方法を説明する。

【００１９】本実施例に用いられる制御装置は、図４に
示すように描画制御部５とＺ軸駆動制御部６とから構成
される。描画制御部５は被塗物の形状データ及び４つの
ノズル４７の取り付け位置データに応じて駆動機構２３
と駆動体３のモータをそれぞれ駆動し、これによりノズ
ルユニット４はＸ方向及びＹ方向に駆動されてそれぞれ
のノズル４７を所定の描画点に対向させる。そして４つ
のノズル４７をそれぞれ駆動することによりインクを噴
出して描画を行う。またＺ軸駆動制御部６はそれぞれの
光センサ４８の検出信号を受け、被塗物との距離に応じ
てステッピングモータ４２を制御してそれぞれのノズル
４７のＺ方向の位置を決定する。

【００２０】Ｚ軸駆動制御部６の制御内容を図５に示
す。先ず一つのノズル４７についてＸ方向及びＹ方向の
位置が決定される。この決定は手動入力によって行って
もよいし、予めメモリに記憶されたデータを用いること
もできる。その位置データに基づいて駆動機構２３と駆
動体３のモータが駆動され、そのノズル４７のＸ方向及
びＹ方向の位置が決定される。そして光センサ４８の検
出値が入力されると、ＣＰＵ６０はその値とＸ・Ｙ方向
のアドレス値（位置データ）、及びデータメモリ６１中
のデータを比較し、光センサ４８の検出値がデータメモ
リ６１のデータとほぼ同値となるようにＩ／Ｏポート６
２を介してステッピングモータ４２のドライバ６３を制
御して、そのノズル４７をＺ方向に移動させ位置を決定
する。そしてその位置でそのノズル４７からインクが吐
出され、三原色の一色又は黒色に描画される。この制御
を４つのノズル４７についてそれぞれ行うことで被塗物
の描画点が所定の色調に描画される。

【００２１】なお、ＣＡＤデータやティーチングデータ
などを利用する場合は、プログラムメモリ６４に予めデ
ータを入力しておけば、必要に応じてそのデータを利用
することができる。このように本実施例の描画装置で
は、それぞれのノズル４７のＺ方向の移動を独立して制
御しているので、複雑な曲面形状の被塗物であっても各
ノズル４７と被塗物表面との距離をほぼ一定に制御する
ことができ、所定の色調でしかも鮮明に描画することが
可能となる。

【００２２】

【発明の効果】すなわち本発明のインクジェット方式に
よる描画装置によれば、自動車ボデーやバンパーなどの
複雑な曲面をもつ被塗物に対しても、所定の色調でしか
も鮮明に描画することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の描画装置の全体斜視図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の描画装置の要部側面図であ
る。

【図３】本発明の一実施例の描画装置の要部斜視図であ
る。

【図４】本発明の一実施例の描画装置の描画制御部のブ
ロック図である。

【図５】本発明の一実施例の描画装置のＺ軸駆動制御部
のブロック図である。

【図６】従来の描画装置の全体斜視図である。

【図７】従来の描画装置の要部側面図である。

【図８】従来の描画装置のノズルの要部正面図である。

【図９】従来の描画装置のノズルユニットを被塗物に対
向させた状態を示す説明図である。

【図１０】従来の描画装置のノズルユニットを被塗物に
対向させた状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１：枠体 ２：可動枠ユニット
３：駆動体 ４：ノズルユニット ４７：ノズル ４
８：光センサ

フロントページの続き (72)発明者 村井 秀世 東京都町田市小山町800番地５ 株式会社 エルエーシー内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルを保持するノズルユニット
   と、該ノズルユニットを水平なＸ方向に駆動するＸ方向
   駆動手段と、該ノズルユニットを垂直なＹ方向に駆動す
   るＹ方向駆動手段とを備え、複数の該ノズルからそれぞ
   れインクを被塗物表面に向かって吐出することで所定の
   色調に描画するインクジェット方式による描画装置にお
   いて、 複数の該ノズルはそれぞれ該Ｘ方向及び該Ｙ方向に垂直
   なＺ方向に移動自在に該ノズルユニットに保持され、該
   ノズルユニットは該被塗物と該ノズルとの距離に関連し
   た物理量に基づいて該ノズルをそれぞれ独立して該Ｚ方
   向に駆動するＺ方向駆動手段をもつことを特徴とするイ
   ンクジェット方式による描画装置。